[发明专利]基于F-F/T变拓扑网络的恒压-恒流型ECPT系统及参数设计方法

权利要求书

1.一种基于F-F/T变拓扑网络的恒压-恒流型ECPT系统，其特征在于：原边电路包括高频逆变电路、F-LCLC谐振网络以及发射极板，副边电路包括接收极板、F/T变拓扑网络以及整流滤波电路，所述高频逆变电路的输入端接直流电源，所述整流滤波电路的输出端接负载，所述原边电路和副边电路之间通过发射极板与接收极板之间的电场耦合实现无线电能传输；

所述F-LCLC谐振网络由电感L_1t、电容C_1t、电感L_2t以及电容C_2t构成，其中，电感L_1t和电容C_1t串接在高频逆变电路的两个输出端之间，电感L_2t和电容C_2t串接在电容C_1t的两端，电容C_2t的一端经过谐振电感L_s与发射极板中的一块极板连接，电容C_2t的另一端与发射极板中的另一块极板连接；

所述F/T变拓扑网络由电容C_1p、电感L_1p、电容C_2p、电感L_2p、电容C_1ps、电容C_2ps、开关S₁、开关S₂以及开关S₃构成，其中，电容C_1p和电感L_1p串接在两块接收极板之间，电容C_2p和电感L_2p串接在电感L_1p的两端，电感L_2p的两端接入所述整流滤波电路中，在连接电感L_2p的支路上串接有开关S₃，所述电容C_1ps和开关S₁串接在所述电容C_1p的两端之间，电容C_2ps和开关S₂串接在电容C_2p的两端之间；

所述F/T变拓扑网络中开关S₁、开关S₂以及开关S₃按照以下两种模式进行控制：

(1)开关S₁和开关S₂断开，开关S₃闭合：此时电容C_1p、电感L_1p、电容C_2p以及电感L_2p构成F型谐振补偿电路，且输出恒定电压；

(2)开关S₁和开关S₂闭合，开关S₃断开：此时电容C_1p与电容C_1ps并联，电容C_2p与电容C_2ps并联，并通过电感L_1p构成T型谐振补偿电路，且输出恒定电流。

2.如权利要求1所述的基于F-F/T变拓扑网络的恒压-恒流型ECPT系统的参数设计方法，其特征在于按照以下步骤进行：

S1：确定工作频率f，并在实际允许的条件下选择容值大的耦合等效电容C_s，进而由补偿关系ω²C_sL_s＝1求得补偿电感L_s，系统运行角频率ω＝2πf；

S2：设定恒压状态的输出U_CV、恒流状态的输出I_CC以及对应的输出负载R_CV和R_CC；输出电压浮动范围为(a_{_cv_low}，a_{_cv_up})，输出电流浮动范围为(a_{_cc_low}，a_{_cc_up})，其中下标“CV”和“CC”分别对应表示恒压和恒流模式；

S3：根据副边F型网络特性确定电容比σ_pF和品质因数Q_pF取值；

S4：根据工作频率的要求计算电容C_1p、电感L_1p、电容C_2p、电感L_2p的取值；

S5：按照步骤S3和S4的方法，根据T型网络特性以及工作频率的要求可得电容C_1ps与电容C_2p的取值相同，电容C_2ps与电容C_1p的取值相同；

S6：按照步骤S3和S4的方法，根据原边F型网络特性计算电感L_1t、电容C_1t、电感L_2t以及电容C_2t的取值；

S7：根据确定直流输入电压，其中σ_t为原边F型网络的电容比，C_1T＝C_1p+C_2p；

原边F型网络中，电容比σ_t的选值范围为：

其中Q_t为原边F型网络的品质因数，R₂为副边电路等效输入电阻；

副边F型网络中，品质因数选值范围为：

Q_pF＜-30σ_pF+16，其中σ_pF为副边F型网络的电容比。